SK1082007A3 - Mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom - Google Patents

Description

Predmetom vynálezu je mechanické rekuperačné lanové zariadenie s mechanickým pohonom, ktoré využíva zotrvačník na akumulovanie gravitačnej energie vozíka s nákladom vo forme kinetickej energie, ktorá je následne použitá na pohon lanového zariadenia. Mechanické rekuperačné lanové zariadenie má využitie pri preprave nákladov s prekonávaním výškového rozdielu, predovšetkým v oblasti lesného hospodárstva, poľnohospodárstva, stavebníctva a všade tam, kde je potrebné približovať náklad vo fáze gravitačného približovania dole svahom.

Doterajší stav techniky

Doteraz známe lanové zariadenia na prepravu nákladov, nevyužívajú mechanickú rekuperáciu pre svoju prevádzku prostredníctvom gravitačnej energie vozíka s nákladom, ktorá sa akumuluje v mechanickom zotrvačníku vo forme kinetickej energie a následne sa využíva na pohon lanového zariadenia. Nevýhodou doteraz používaných lanových zariadení, ktoré pracujú na pôvodnom princípe je predovšetkým to, že maria prebytočnú kinetickú a polohovú energiu približovaného vozíka s nákladom po nosnom lane vo fáze gravitačného približovania dole svahom na tepelnú energiu v brzdových systémoch. Brzdové systémy lanových zariadení bývajú konštrukčne najčastejšie realizované ako bubnové, kotúčové a pásové. Počas svojej prevádzky sa intenzívne zohrievajú a opotrebovávajú, a preto sa používajú aj odľahčovacie brzdy. Odľahčovacie brzdy sú najčastejšie realizované ako aerodynamické resp. elektrické na báze vírivých prúdov.

V oblasti rekuperačných lanových zariadení sú známe tiež riešenia podľa patentovej prihlášky 53 - 2006 o názve Rekuperačné lanové zariadenie pre ťažbu dreva. Toto rekuperačné lanové zariadenie pre ťažbu dreva, je tvorené elektrickou pohonnou jednotkou s rekuperáciou energie prostredníctvom točivého generátora elektrického napätia.

Ďalej je známe riešenie podľa patentovej prihlášky 80 - 2007 o názve Termoelektrické rekuperačné lanové zariadenie. Ide o termoelektrické rekuperačné lanové zariadenie s elektrickým pohonom resp. hybridným pohonom, ktoré využíva termoelektrické články v brzdovom systéme navíjacieho zariadenia.

Ďalej je známe riešenie podľa patentovej prihlášky 103 - 2007 o názve Hydraulické rekuperačné lanové zariadenie. Ide o hydraulické rekuperačné lanové zariadenie s hydraulickým pohonom, ktoré využíva na pohon hydrogenerátora gravitačnú energiu nákladu.

Tieto rekuperačné lanové zariadenia, rovnako ako predchádzajúce riešenia v oblasti lanových zariadení nevyužívajú mechanickú rekuperáciu gravitačnej energie vozíka s nákladom, ktorá sa akumuluje v mechanickom zotrvačníku vo forme kinetickej energie a následne sa využíva na pohon lanového zariadenia.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky doteraz známych konštrukcií lanových zariadení na približovanie nákladov v ťažkých a strmých neprístupných terénoch odstraňuje mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom.

Podstata vynálezu spočíva vtom, že mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom, využíva prebytočnú gravitačnú energiu vozíka s nákladom pri gravitačnom približovaní dole svahom, ktorá sa akumuluje v mechanickom zotrvačníku vo forme kinetickej energie, ktorá je následne použitá na pohon lanového zariadenia.

Vo fáze gravitačného približovania nákladu dole svahom, riadiaci obvod zopne príslušnú spojku a elektrický spínač. Následne riadiaci obvod odbrzdí brzdový systém v navíjacom zariadení a zaradí na prevodovom mechanizme potrebný prevodový stupeň. Potrebné prevodové stupne sú v prevodovom mechanizme, radené prostredníctvom riadiaceho obvodu. Riadiaci obvod prijíma a vyhodnocuje údaj z mechanického zotrvačníka o počte otáčok n za minútu a na základe tohto údaju radí potrebné prevodové stupne v prevodovom mechanizme. Rýchlosť gravitačného približovania vozíka s nákladom dole svahom je udržiavaná na konštantnú žiadanú rýchlosť v metroch za sekundu pomocou riadiaceho obvodu, ktorý riadi činnosť prevodového mechanizmu a brzdového systému v navíjacom zariadení. Riadiaci obvod získava údaj o skutočnej rýchlosti vozíka zo snímača rýchlosti vozíka a na základe tohto údaju sa rýchlosť vozíka s nákladom pribrzďuje prostredníctvom prevodového mechanizmu a dobrzďuje prostredníctvom brzdového systému. V prípade, že je žiadaná rýchlosť prekročená, riadiaci obvod uvedie do činnosti brzdový systém v navíjacom zariadení a opačne, keď je rýchlosť gravitačného približovania vozíka s nákladom nižšia ako žiadaná rýchlosť uvoľní brzdový systém v navíjacom zariadení. Týmto spôsobom je riadené plynulé približovanie vozíka s nákladom na konštantnú žiadanú rýchlosť vo fáze gravitačného približovania dole svahom.

Spôsob mechanického pohonu vo fáze gravitačného približovania dole svahom spočíva v tom, že gravitačná energia vozíka s nákladom, spôsobuje odvíjanie lana z navíjacieho zariadenia a rotačný pohyb z navíjacieho zariadenia sa prenáša cez prevodový mechanizmus, ďalej prostredníctvom spojky do točivého generátora elektrického napätia. Prevodový mechanizmus zabezpečuje potrebný počet otáčok a potrebný krútiaci moment generátora elektrického napätia. Generátor elektrického napätia vygeneruje potrebné elektrické napätie pre elektromotor, ktorý poháňa mechanický zotrvačník. V mechanickom zotrvačníku sa akumuluje gravitačná energia vozíka s nákladom a transformuje sa na kinetickú energiu. Mechanický zotrvačník je opatrený vákuovou pumpou, ktorá odsáva vzduch z telesa mechanického zotrvačníka a vytvára v ňom vákuové prostredie, ktorým sa odstráni trenie vzduchu a tým sa zvyšuje účinnosť transformovania gravitačnej energie na kinetickú energiu. V prípade že teleso mechanického zotrvačníka v mieste vstupného a výstupného hriadeľa zotrvačníka nebude technicky možné dokonale hermeticky uzavrieť, bude vákuová pumpa pracovať v nepretržitej prevádzke. Vákuová pumpa je mechanicky poháňaná prostredníctvom mechanickej väzby z mechanického zotrvačníka.

Vo fáze vyťahovania prázdneho vozíka späť hore svahom, riadiaci obvod zopne príslušnú spojku a elektrický spínač, na prevodovom mechanizme nadstaví neutrál. Následne riadiaci obvod odbrzdí brzdový systém v navíjacom zariadení. Rýchlosť vyťahovania prázdneho vozíka späť hore svahom, je udržiavaná na konštantnú žiadanú rýchlosť v metroch za sekundu pomocou riadiaceho obvodu, ktorý riadi činnosť elektromotora a brzdového systému v navíjacom zariadení. Riadiaci obvod prijíma údaj o rýchlosti vozíka zo snímača rýchlosti vozíka a na základe tohto údaju riadi rýchlosť navíjania prostredníctvom činnosti elektromotora, resp. prostredníctvom brzdového systému v navíjacom zariadení.

Spôsob mechanického pohonu vo fáze vyťahovania vozíka späť hore svahom spočíva vtom, že v mechanickom zotrvačníku je naakumulovaná gravitačná energia vo forme kinetickej energie. Rotačný pohyb z mechanického zotrvačníka sa prenáša mechanickou väzbou prostredníctvom spojky do točivého generátora elektrického napätia. Generátor elektrického napätia generuje potrebné elektrické napätie, ktoré je prostredníctvom elektrickej väzby privádzané do elektromotora, ktorý mechanický poháňa navíjacie zariadenie.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na priložených výkresoch je schematický znázornená konštrukcia mechanického rekuperačného lanového zariadenia so zotrvačníkom podľa vynálezu:

obr.l znázorňuje pohľad na konštrukčné usporiadame mechanického rekuperačného lanového zariadenia so zotrvačníkom, ďalej s mechanickou a elektrickou väzbou, obr.2 znázorňuje pohľad na mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom vo fáze gravitačného približovania vozíka s nákladom dole svahom, obr.3 znázorňuje pohľad na mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom vo fáze vyťahovania prázdneho vozíka späť hore svahom.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je znázornené mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom podľa vynálezu, ktoré pozostáva z navíjacieho zariadenia 3 opatreného brzdovým systémom

14. Navíjacie zariadenie 3 je prepojené prostredníctvom mechanickej väzby s prevodovým mechanizmom 13, ďalej na jeho výstupe cez mechanickú väzbu prostredníctvom spojky 12 s točivým generátorom elektrického napätia 4. Generátor elektrického napätia 4 je na svojom výstupe prepojený prostredníctvom elektrickej väzby cez elektrický spínač H) s elektromotorom 5 a cez elektrický spínač 10' s elektromotorom 5', ktorý je na svojom výstupe mechanickou väzbou prepojený s navíjacím zariadením 3. Elektromotor 5 je ďalej prepojený mechanickou väzbou s mechanickým zotrvačníkom 6. Mechanický zotrvačník 6 je prepojený prostredníctvom elektrickej väzby s riadiacim obvodom 16 a prostredníctvom mechanickej väzby s vákuovou pumpou 11, ďalej so spojkou 12', ktorá je prepojená mechanickou väzbou s generátorom 4 elektrického napätia a elektrickou väzbou s riadiacim obvodom 16.

Hlavnou riadiacou jednotkou mechanického rekuperačného lanového zariadenia so zotrvačníkom je riadiaci obvod 16. Riadiaci obvod 16 je prepojený prostredníctvom elektrickej väzby a riadi činnosť brzdového systému 14, elektromotora 5ý, spojok 12, 12', elektrických spínačov 10, 10', prijíma signál z mechanického zotrvačníka 6 a snímača 17 rýchlosti vozíka a ovládacieho panelu 15.

Na obr. 2 je znázornený pohľad na mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom vo fáze gravitačného približovania vozíka s nákladom dole svahom. V tejto fáze, gravitačná energia nákladu, spôsobuje odvíjanie lana z navíjacieho zariadenia 3. Rotačný pohyb s navíjacieho zariadenia 3 sa prenáša prostredníctvom mechanickej väzby cez prevodový mechanizmus 13, ďalej prostredníctvom spojky 12 do točivého generátora 4 elektrického napätia. Generátor 4 elektrického napätia generuje elektrické napätie, ktoré sa privádza prostredníctvom elektrickej väzby cez elektrický spínač 10 do elektromotora 5. Elektromotor 5 poháňa prostredníctvom mechanickej väzby mechanický zotrvačník 6. V mechanickom zotrvačníku 6 sa akumuluje gravitačná energia vozíka s nákladom a transformuje sa na kinetickú energiu. Mechanický zotrvačník 6 poháňa prostredníctvom mechanickej väzby vákuovú pumpu 11, ktorá odsáva vzduch z telesa mechanického zotrvačníka 6. Riadiaci obvod 16, ktorý je prepojený prostredníctvom elektrickej väzby s ovládacím panelom 15, prijíma signál z mechanického zotrvačníka 6 o počte otáčok za minútu a na základe tohto údaju radí potrebné prevodové stupne v prevodovom mechanizme 13. Zároveň radiaci obvod 16 prijíma signál so snímača 17 rýchlosti vozíka a na základe tohto údaju riadi brzdový mechanizmus 14 umiestnený v navíjacom zariadení 3.

Na obr. 3 je znázornený pohľad na mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom vo fáze vyťahovania prázdneho vozíka späť hore svahom. V tejto fáze, je v mechanickom zotrvačníku 6 naakumulovaná gravitačná energia vo forme kinetickej energie. Rotačný pohyb z mechanického zotrvačníka 6 sa prenáša mechanickou väzbou prostredníctvom spojky 12' do točivého generátora 4 elektrického napätia. Generátor 4 elektrického napätia generuje potrebné elektrické napätie, ktoré je prostredníctvom elektrickej väzby cez elektrický spínač 10' privádzané do elektromotora 5', ktorý poháňa prostredníctvom mechanickej väzby navíjacie zariadenie 3. Riadiaci obvod 16 prijíma údaj o rýchlosti vozíka zo snímača 17 rýchlosti vozíka a na základe tohto údaju riadi rýchlosť navíjania prostredníctvom činnosti elektromotora 5ý resp. prostredníctvom brzdového systému 14 v navíjacom zariadení 3.

Mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom je ďalej vybavené nosným lanom I a ťažným lanom 2, ktoré je vedené cez smerové kladky 9, k navíjaciemu zariadeniu 3. Toto ťažné lano 2 zároveň plní funkciu vratného lana 2.

Výhoda mechanického rekuperačného lanového zariadenia so zotrvačníkom podľa vynálezu spočíva vtom, že umožňuje akumulovať gravitačnú energiu vozíka s nákladom v mechanickom zotrvačníku 6 vo forme kinetickej energie, ktorá je v ďalšom použitá na pohon lanového zariadenia resp. pohon prázdneho lanového vozíka 7.

Toto technické riešenie predstavuje beznákladový zdroj energie, ktorý nezaťažuje životné prostredie exhalátmi a odpadovým teplom ako spaľovacie motory.

Mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom podľa vynálezu, využíva šetrný spôsob približovania nákladu resp. drevnej hmoty v plnom závese vo vzťahu k životnému prostrediu.

Mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom možno použiť predovšetkým v lesnom hospodárstve na približovanie drevnej hmoty po výrube v ťažkých a neprístupných terénoch v strmých svahoch resp. pri gravitačnej doprave rôznych náklad v oblasti poľnohospodárstva a stavebníctva s prekonávaním výškového rozdielu.

Ďalej tento spôsob mechanického pohonu s využitím mechanického zotrvačníka podľa vynálezu, je možné tiež použiť pri rôznych lanových zariadeniach, ktoré majú pohonný agregát trvalo zabudovaný do siete sprístupňovania horských terénov, ako napr. v oblasti turistického ruchu.

Z uvedeného vyplýva, že mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom podľa vynálezu má široké uplatnenie predovšetkým v oblasti lesného hospodárstva, poľnohospodárstva, stavebníctva a všade tam, kde je potrebné približovať náklad vo fáze gravitačného približovania dole svahom. Uvedené možnosti jeho použitia, neobmedzujú rozsah využitia predmetu vynálezu.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (2)

1. Mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom, s nosným a ťažným lanom, využívajúce gravitačnú energiu vozíka s nákladom, pozostáva z navíjacieho zariadenia (3), brzdového systému (14), prevodového mechanizmu (13), spojok (12, 12'), točivého generátora (4) elektrického napätia, elektrických spínačov (10, 10'), elektromotora (5, 5'), mechanického zotrvačníka (6), vákuovej pumpy (11), snímača (17) rýchlosti vozíka, ovládacieho panelu (15) a riadiaceho obvodu (16), vyznačujúce sa tým, že navíjacie zariadenie (3) opatrené brzdovým systémom (14) je prepojené mechanickou väzbou cez prevodový systém (13) prostredníctvom spojky (12) s točivým generátorom (4) elektrického napätia, ktorý je na svojom výstupe prepojený prostredníctvom elektrickej väzby cez elektrický spínač (10) s elektromotorom (5) a cez elektrický spínač (10') s elektromotorom (5'), ktorý je na svojom výstupe mechanickou väzbou prepojený s navíjacím zariadením (3), elektromotor (5) je prepojený mechanickou väzbou s mechanickým zotrvačníkom (6), ktorý je prepojený prostredníctvom elektrickej väzby s riadiacim obvodom (16) a prostredníctvom mechanickej väzby s vákuovou pumpou (11) aso spojkou (12'), ktorá je prepojená prostredníctvom mechanickej väzby s točivým generátorom (4) elektrického napätia a elektrickou väzbou s riadiacim obvodom (16).

2. Mechanické rekuperačné lanové zariadenie so zotrvačníkom podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že riadiaci obvod (16) je prepojený prostredníctvom elektrickej väzby s brzdovým systémom (14), elektromotorom (5'), spojkami (12, 12'), elektrickými spínačmi (10, 10'), mechanickým zotrvačníkom (6), snímačom (17) rýchlosti vozíka a ovládacím panelom (15).

3. Spôsob mechanického pohonu mechanického rekuperačného lanového zariadenia so zotrvačníkom podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že

a) gravitačná energia vozíka s nákladom sa využíva na pohon generátora (4) elektrického napätia,

b) generátorom (4) elektrického napätia sa poháňa elektromotor (5), ktorým sa poháňa mechanický zotrvačník (6),

c) v mechanickom zotrvačníku (6), sa akumuluje gravitačná energia vozíka s nákladom a transformuje sa na kinetickú energiu,

d) mechanickým zotrvačníkom (6) sa poháňa generátor (4) elektrického napätia,

e) generátorom (4) elektrického napätia sa poháňa elektromotor (5'), ktorým sa poháňa navíjacie zariadenie (3).

2 výkresy